В начало

Лабораторная работа.

Методы адресации, команды передачи данных и управления

 

Цель работы – изучение методов адресации, команд передачи данных и управления.

 

1.  Общие сведения

 

При создании программы для микроконтроллера на языке Ассемблер разработчик оперирует программно-доступными ресурсами микропроцессорной системы. У микроконтроллера ATmega128 эти ресурсы включают: программно-доступные регистры микроконтроллера, внутреннюю память данных, внешнюю память данных.

Каждая команда языка Ассемблер сообщает процессору выполняемую операцию и методы доступа к операндам. Командная строка Ассемблера включает метку (символический адрес), мнемонику (символическое имя) команды, поле операндов, комментарий [1].

Методы адресации представляют собой набор механизмов доступа к операндам. Одни из них просты и поэтому приводят к компактному формату команды и быстрому доступу к операнду, но объем доступных с их помощью ресурсов ограничен. Другие методы адресации позволяют оперировать со всеми имеющимися в системе ресурсами, но команда получается длинной, на ее ввод и выполнение тратится много времени. Набор методов адресации в каждой системе команд является компромиссным сочетанием известных механизмов адресации, выбранных проектировщиками архитектуры исходя из набора решаемых задач.

Заметим, что при двух операндах и приемнике результата имеет место трехадресная команда и каждый адрес формируется с использованием собственного метода адресации. Если адрес операнда или приемника результата не указан в команде, а подразумевается, то имеет место неявная адресация. В программах для микроконтроллера ATmega128 используется прямая, косвенная и относительная адресации. На рис.14 – 25 приведены схемы методов адресации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 14. Регистровая адресация (один регистр общего назначения)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 15. Регистровая адресация (два регистра общего назначения)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 16. Регистровая адресация (регистры ввода-вывода)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 17. Прямая адресация данных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 18. Косвенная адресация данных со смещением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 19. Косвенная адресация данных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 20. Косвенная адресация данных с преддекрементом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 21. Косвенная адресация данных с постинкрементом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 22. Адресация константы в памяти программ в командах LPM и ELPM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 23. Прямая адресация  памяти программ в командах JMP и CALL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 24. Косвенная адресация  памяти программ в командах IJMP и ICALL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 25. Относительная адресация памяти программ  в командах RJMP и RCALL

Команды передачи данных приведены в табл. 2.

Таблица. Команды пересылки данных

 

Окончание табл. 2

 

Из таблицы видно, что набор этих команд представляет собой сочетание восьми операций с различными методами адресации.

Команды ELPM и LPM выполняют загрузку памяти программ. Команда MOV копирует содержимое одного регистра общего назначения в другой. Команда LDI загружает регистр общего назначения непосредственно константой (только R16 – R32), а команды LD выполняют загрузку регистра из ячейки ОЗУ при косвенной адресации, используя в качестве источника адреса регистры X, Y, Z, а также варианты с постинкрементом и преддекрементом источника. Команда LDD выполняет эту же операцию при помощи косвенной адресации со смещением. Команда LDS загружает в регистр общего назначения содержимое прямо адресуемой ячейки памяти данных.

Команда ST выполняет обратную операцию относительно LD – заносит в косвенно адресуемую ячейку памяти данных содержимое регистра общего назначения, используя также варианты с постинкрементом и преддекрементом адреса. Команда STD выполняет эту же операцию при помощи косвенной адресации со смещением, а команда STS прямо адресует ячейку ОЗУ.

Команда IN заносит содержимое регистра ввода-вывода в регистр общего назначения, а команда OUT выполняет обратную операцию.

Команда PUSH сохраняет содержимое регистра в стеке, а команда POP выполняет обратную операцию. При выполнении этих команд кроме программного счетчика изменяется и значение указателя стека SP.

Команды передачи управления (переходов) приведены в табл. 3.

 

Таблица. Команды переходов

 

Продолжение табл. 3

1	2	3	4	5	6
SBRS	Rr,b 0£r£31 0£b£7	Пропустить, если бит в регистре установлен	if Rr(b)=1 then PC ¬PC + 2 (or 3)	Нет	1/2/3
SBIC	P,b 0£P£31 0£b£7	Пропустить, если бит в регистре I/O очищен	if I/OP(b)=0 then PC ¬PC + 2 (or 3)	Нет	1/2/3
SBIS	P,b 0£r£31 0£b£7	Пропустить, если бит в регистре I/O установлен	if I/OP(b)=1 then PC ¬PC + 2 (or 3)	Нет	1/2/3
BRBS	s,k 0£s£7 -64£k£+63	Перейти, если бит в регистре статуса установлен	if  SREG(s)=1 then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRBC	s,k 0£s£7 -64£k£+63	Перейти, если бит в регистре статуса очищен	if  SREG(s)=0 then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BREQ	k -64£k£+63	Перейти, если равно	if  Rd=Rr(Z=1) then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRNE	k -64£k£+63	Перейти, если не равно	if  Rd¹Rr(Z=0) then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRCS	k -64£k£+63	Перейти, если флаг переноса установлен	if  С=1 then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRCC	k -64£k£+63	Перейти, если флаг переноса очищен	if  С=0 then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRSH	k -64£k£+63	Перейти, если равно или больше (без знака)	if  Rd³Rr (C=0) then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRLO	k -64£k£+63	Перейти, если меньше (без знака)	if  Rd<Rr (C=1) then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRMI	k -64£k£+63	Перейти, если минус	if  N=1 then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRPL	k -64£k£+63	Перейти, если плюс	if  N=0 then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRGE	k -64£k£+63	Перейти, если больше или равно (с учетом знака)	if  Rd³Rr (NÅV=0) then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRLT	k -64£k£+63	Перейти, если меньше, чем (со знаком)	if  Rd<Rr (NÅV=1) then PC ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRHS	k -64£k£+63	Перейти, если флаг полупереноса установлен	if  H=1 then PC ¬  PC + k + 1	Нет	1/2
BRHC	k -64£k£+63	Перейти, если флаг полупереноса очищен	if  H=0 then PC  ¬ PC + k + 1	Нет	1/2
BRTS	k -64£k£+63	Перейти, если флаг T  установлен	if  T=1 then PC ¬  PC + k + 1	Нет	1/2

 

 

Окончание табл. 3

 

Из табл. 2 и 3 видно, что команды пересылки данных и команды переходов значения флагов регистра SREG не изменяют.

 

2. Домашнее задание

 

1. Изучить описание структуры микроконтроллера ATmega128 и интегрированной системы его программирования на языке Ассемблер AVRStudio.

2. Изучить реализуемые микроконтроллером способы адресации и команды пересылки данных.

 

3. Порядок выполнения работы

 

1. Запустить на персональном компьютере интегрированную систему программирования AVRStudio. Командой Project | New Project создать новый проект Lesson1. С использованием редактора текста создать демонстрационную программу:

 

.device ATmega128

.include "m128def.inc"

 

;***** Инициализация указателя стека **********************

ldi R20,$FF; загрузка промежуточного регистра R20 младшим

; байтом адреса начала стека

out SPL,R20; загрузка младшего байта указателя стека

ldi R20,$10; загрузка промежуточного регистра R20 старшим

; байтом адреса начала стека

out SPH,R20; загрузка старшего байта указателя стека

;***** Выполнение команд пересылок **************************

ldi R20,$57; загрузка регистра R20 константой

ldi R30,$00;загрузка регистровой пары Z (R30,R31) с адресом $0100

ldi R31,$01;по которому расположена первая ячейка внутреннего ОЗУ

st Z,R20   ;загрузка косвенно адресуемой ячейки ОЗУ с адресом $0100

; значением из регистра R20 ($57)

lds R19,$0100 ; загрузка регистра R19 из ячейки ОЗУ с адресом $0100

sts $0101,R19;загрузка ячейки с адресом $0101 из регистра R19

call Rout   ; вызов подпрограммы Rout

loop:

rjmp loop   ; зацикливание программы

;*** Подпрограмма копирования значения из памяти программ ***

Rout:

push R30    ; сохранение указателя Z в стеке

push R31

ldi  R20, $00; загрузка регистра R20 новой константой

ldi  R30, $80; загрузка регистровой пары Z удвоенным адресом ячейки

ldi  R31, $00; памяти программ

lpm          ; загрузка регистра R0 значением ячейки памяти программ с адресом $0040

cpse R0,R20 ; пропустить следующую команду

;если значения регистров R0 и R20 равно

sts $0102,R0 ; загрузка ячейки ОЗУ с адресом $0102 из регистра R0

pop R31      ; извлечение указателя Z из стека

pop R30

ret          ; возврат из подпрограммы

;*********************************************************

2. Выполнить команду Project/Build для компиляции проекта.

3. С помощью команды Debug/Start Debugging запустить симулятор. Командой View/Memory открыть окно с ячейками памяти программ. Прямым редактированием занести любой код в ячейку $40 памяти программ.

4. Выполнить программу по шагам, выполняя команду Debug/Step Intro (F11). После выполнения текущей команды курсор в окне редактора текста указывает на следующую команду.

5.  Проверить правильность пересылки данных.

6. Составить программу выполнения заданной преподавателем последовательности операций передачи данных, провести пошаговый прогон программы, продемонстрировать полученный результат.